利用微流量控制系统实现控制压力管理钻井技术new

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1、第l6卷第2期特种油气藏Vo1．16No．22009年4月SpecialOilandGasReservoirsApr．2009文章编号：1006—6535(2009)02—0081—03利用微流量控制系统实现控制压力管理钻井技术胡志坤，柳贡慧，李军，陶谦(石油工程教育部重点实验室中国石油大学，北京102249)摘要：针对钻井过程中井筒压力控制方面存在的问题，国外近期开发了基于钻井液微流量控制的钻井技术。该技术在钻井液管路上设置了传感器和节流器，可实现对进出口钻井液压力、流量、循环密度、流速等参数进行检测，并进行反馈控制。微流量控制技术属于压力管理钻井

2、中的一种，通过控制井口回压的方式来平衡井筒压力，从而达到精确控制井筒压力的目的。关键词：井筒压力；微流量；控制；传感器；钻井中图分类号：TE242文献标识码：A是工具达不到工程实际中对微循环控制压力的要前言求，暂达不到进行微流量控制压力钻井的技术水随着油气储量的逐渐衰竭，大量深层和复杂油平，国外对这一技术研究比较深入，现在已进入现气藏需要进行开采，伴随而来的各种复杂钻井问题场实际应用阶段

3、1。也越来越多，如在一些密度窗口过窄的地层进行钻1系统组成井施工时，采用常规钻井方法进行钻探会出现地层漏失、压力窗口狭窄造成井涌井漏等问题，增加了钻井液微流量控制系

4、统主要由3大部分组成：非生产时间，导致勘探费用大幅度提高¨j。为避钻井液管汇、传感器以及中央数据采集与控制系统免上述问题，国外开发了一种更为精确的约束和控等。钻井液管汇是钻井液循环管道的主体组成部制井筒压力的钻井方法——压力管理钻井技术，也分，其上面安装有2个钻井液节流器和各种钻井液称为MPD(managedpressuredrilling)技术。利用该传感器。节流器可根据工作需要调节钻井泵站传技术可以精确地控制整个井眼的环空压力剖面，其输的钻井液流量等参数，传感器包括压力传感器、目的在于确定井底压力窗口，从而控制环空液压剖温度传感器、质量流量计及容

5、积式流量计等，通过面，在钻井过程中能更好地控制压力变化。MPD测量各种钻井液参数，并将采集到的压力、温度、流技术可通过减轻和控制将发生的各种钻井问题，来量、流速等信号通过A／D转换器送到中央数据采提高钻井能力。应用微流量控制技术实施压力管集与控制系统中处理，以便计算机作出下一步控制理钻井，只需对钻机结构做部分改进，在传统的钻指令～。井液循环管汇上安装精确的传感器和钻井液节流2工作原理器，对进出口钻井液的微小压力、质量流量、当量循环密度、流速等参数进行实时监测，钻井工程人员微流量的含义包括微进口流量和微出口流量，在地面可以通过简单的操作即可快速改变钻井

6、液是指系统所能监测到的钻井液总流量波动范围很的特性以满足钻井工艺要求，预防和解决钻井事故小。微流量控制技术所能达到的钻井液体积控制的发生。该技术控制程序简单，可与常规钻井方式一般不大于0．8m。，对微流量的精确监测和控制相互切换，便于操作，提高了钻井效率和钻井安全是保证钻井液闭环控制和钻井闭环控制的基性¨。目前，国内由于工艺和工具的原因，特别础。收稿13期：2009一Ol一02；改回日期：2009—02—2o基金项目：本文为国家863项目“压力管理钻井技术研究”部分内容(2006AA06Z239)作者简介：胡志坤(1982一)，男，2006年毕业于江

7、汉石油学院石油工程专业，现为中国石油大学(北京)油气井工程专业在读研究生，从事压力管理钻井方面的研究。2特种油气藏第16卷——微流量控制系统只需在地面进行简单的操作进行下去，完成钻井时钻井液的可控循环，实时调便可以快速控制井眼中的钻井液压力，这是因为钻节孔隙压力和压裂压力，以满足钻井工艺要求。井环空中的钻井液为不可压缩流体，地面上控制单不同工况下油井对数据采集系统的要求不同，元的任何微小压力变化都将在环空中得到快速响在复杂工况和风险较高的情况下，需增加传感器数应，传输的速度可达到声速。1口4000m深的井，量以提高采集的数据量和精度；相应地，在较为简

8、地面节流器的压力调节将在3S内传至井底，此特单的钻井工况下，采集的数据量和要求则相应较性是微流量控制系统能够满足快速控制性能的理低。利用这些精确测量方法，减少钻井中的不确定论基础]。因素，使钻井过程具有更高的安全性。图1为微流量控制系统软件钻井中的控制流MFC技术的开发只需在现有的钻机系统上改程图。钻井作业时需要连续不断地注入钻井液，以变很少的设备，实现通过闭环压力泥浆返回系统进平衡地层中的油、气、水压力和岩石侧的压力，防止行MPD钻井。系统包括一个旋转控制装置井喷、井塌、卡钻以及井漏等事故的发生，不同井段(RCD)和一个钻井节流管汇。旋转控制装置是

9、为和工况下钻井液参数有不同的期望值。系统控制了使油井一直处于关闭状态和将流体导向钻井节软件通过传感器将采集到